A TÉCNICA CLAVE: 4.6 VIDRIO RECICLADO 1.- ORIGEN

Transcripción

1 CALCÍN 1.- ORIGEN El vidrio es un material inorgánico duro, frágil, transparente y carente de una estructura cristalina desde el punto de vista cristalográfico, por lo que se le califica como amorfo. Se encuentra en la naturaleza, aunque también puede ser producido por el ser humano. El vidrio artificial ofrece una amplia versatilidad de usos, tales como ventanas, lentes, envases, botellas y una gran variedad de productos. El vidrio se obtiene a unos C a partir de arena de sílice (SiO 2 ), carbonato de sodio (Na 2 CO 3 ) y caliza (CaCO 3 ). A efectos del desarrollo de esta ficha, se ha distinguido entre los siguientes tipos de vidrio, ya que el tratamiento que se les da al final de su vida útil es muy diferente: Vidrio procedente de envases. Otros tipos de vidrio: o Vidrio empleado en edificación. o Vidrio laminado. o Otros (vasos, copas, lámparas, monitores de TV y PC, etc.). Residuo del proceso de reciclado del vidrio. El vidrio constituye aproximadamente el 10% de los RSU municipales, pero su recuperación selectiva permite aún ciertos márgenes de mejora Vidrio procedente de envases Cuando el envase de vidrio llega al final de su vida útil y es depositado en el contenedor verde, empieza el proceso de reciclaje. El envase será transportado a las plantas de tratamiento y valorización de vidrio, que tienen como producto final un vidrio tratado libre de impurezas, denominado calcín, con el que se alimentarán los hornos de vidrio para fabricar nuevos envases. Es muy importante la correcta separación del vidrio por colores y del resto de impurezas (plásticos, etiquetas, etc.). 1

2 El reciclaje de vidrio contribuye directamente al ahorro energético en el proceso de producción del vidrio, ya que disminuye la temperatura de fusión y, consecuentemente, se reducen las emisiones de CO 2 a la atmósfera. Asimismo, disminuye la cantidad de materias primas que se emplean en su fabricación. Otras dos características redundan en favor del reciclado del vidrio. La primera es que éste se puede reciclar de manera indefinida, dado que no pierde ninguna de sus cualidades a lo largo de los sucesivos procesos de reciclado, a diferencia de otros materiales que van experimentando una cierta degradación que se va acumulando a lo largo de ellos. La segunda, con los matices que más adelante se expresan, es que el vidrio que llega a las cadenas de reciclado se aprovecha en su totalidad, dado que no genera ningún residuo distinto de los plásticos, tapones u otros elementos extraños que, por desconocimiento o por error al deshacerse del residuo, aparecen en los contenedores de recogida. En lo que se refiere al proceso del reciclado es importante conocer que a pesar de las numerosas campañas que promueven los gestores del vidrio reciclado para conseguir un comportamiento disciplinado por parte de los ciudadanos en cuanto a que utilicen el contenedor del vidrio exclusivamente para vidrio y no para deshacerse de otro tipo de desechos, la materia prima de la que parten dichos gestores para fabricar el nuevo vidrio reciclado viene acompañada de ciertas cantidades de productos extraños cuya presencia en el material de partida obliga a desarrollar procesos previos, en ocasiones complejos, de clasificación, acondicionamiento y limpieza del vidrio. 1.2 Vidrio empleado en edificación El vidrio que proviene de la demolición de edificios responde a composiciones y características muy diversas y su recuperación es muy complicada, por lo que, en general, no se considera de forma específica. 1.3 Vidrio laminado El vidrio laminado es fabricado por la unión de dos o más hojas de vidrio, unidas en sándwich por una o más láminas de polivinil butiral (PVB). El PVB es el polímero más comúnmente utilizado como lámina intermedia debido a sus exclusivas propiedades como son, adhesión al vidrio, elasticidad y resistencia al impacto. Los parabrisas de los automóviles, por ejemplo, se fabrican con este tipo de vidrio. 1.4 Otro vidrio (vasos, copas, lámparas, monitores de TV y PC, etc.) Como ya se ha indicado, hay una parte del vidrio que se recoge que no se puede reciclar para la fabricación de nuevos envases. Por otro lado, se puede hablar de un nuevo tipo de residuo, el electrónico (e-waste), en el que se encuentran, por ejemplo, monitores de PC o pantallas de televisor, que en muchas ocasiones acaban yendo al vertedero. En la medida de lo posible, se debe evitar que estos residuos vayan al vertedero, por lo que cabe sondear posibles usos alternativos para estos materiales. 2

3 1.5 Residuo del proceso de reciclado del vidrio Durante el proceso de reciclado del vidrio de envases, se produce un rechazo que se estima en aproximadamente un 6%. Por otro lado, existe un vidrio residual que no es valorizable en el mismo producto (como sí sucede en el caso de los envases), pero que sí se puede emplear para la fabricación de nuevos productos. Sería conveniente estudiar la conveniencia y necesidad de abordar trabajos de investigación tendentes a caracterizar estos materiales con objeto de articular, en su caso, posibles destinos para ellos en el ámbito de la construcción, y más concretamente, en la construcción de carreteras. 2.- VOLUMEN Y DISTRIBUCIÓN La práctica del reciclado aplicada al caso concreto del vidrio cuenta con un amplio respaldo social, que expresado en cifras se puede afirmar que el vidrio recogido en el año 2014 en España, para su reciclado, se aproxima a las toneladas, incluyéndose en esta cifra tanto el procedente de actividades y usos domésticos como de usos industriales, según datos facilitados por la entidad Ecovidrio, tal y como se muestra en la Tabla 1 (fuente: Tabla 1.- Datos de reciclado total en España (fuente: Ecovidrio) España Vidrio recogido Vidrio recogido Otras Contenedores (1) fuentes (2) Total (Kgs) , , , , , , , , , , , , , , , ,63 (1) En el ejercicio 2014 se han recogido ,14 t de vidrio procedente de los contenedores ubicados en los municipios españoles (2) Adicionalmente, en función de otros planes de colaboración de Ecovidrio, se han recogido a través de otras fuentes (vidrio reciclado en otros canales diferentes a la recogida municipal): t. 3.- TRATAMIENTO Una vez recogido, el primer paso del reciclaje del vidrio, es su limpieza. El vidrio se trata con productos químicos para eliminar posible suciedad, arena o grasa. A continuación, se retiran los elementos de plástico, papel y otros residuos. Una vez limpio, el vidrio se pasa por una serie de tamices y martillos, hasta lograr la granulometría deseada. A continuación, se pasa por unos imanes que retiran los posibles vestigios de metal. El vidrio triturado y preparado para ser fundido de nuevo se denomina calcín. El calcín es calentado a grados, mezclado al 50% con arena, hidróxido de sodio y 3

4 caliza para fabricar nuevos productos que tendrán idénticas propiedades con respecto al vidrio fabricado directamente de los recursos naturales. Las especificaciones técnicas que debe cumplir el calcín a la salida de la planta de tratamiento, son las siguientes (Tabla 2). Tabla 2.- Especificaciones técnicas del calcín. Especificaciones técnicas. Infusibles, tales como cerámicas, porcelana, barro cocido, piedra, otros minerales,... < 50 g/t Metales magnéticos < 5 g/t Metales no magnéticos Papel, madera, plástico, caucho y todos los elementos reductores (la etiqueta pegada no se considera) < 5 g/t < 500 g/t Humedad < 3% Granulometría > 50 mm 0% < 5 mm < 5% 3.1. PROPIEDADES DEL RESIDUO Propiedades físicas (1, 2, 8) Las partículas de vidrio reciclado y machacado (calcín) son, en general, angulosas, con una proporción de lajas y agujas que depende, entre otros aspectos, del proceso de machaqueo. Las partículas más pequeñas, resultantes de procesos adicionales de machaqueo, suelen tener menos angulosidad y menos proporción de agujas y lajas. En la Tabla 3 se recogen algunas de las propiedades físicas de este material [1]: 4

5 Tabla 3.- Propiedades físicas del calcín. Vidrio Grava (para comparar) Densidad seca mínima (g/cm 3 ) Densidad seca máxima (g/cm 3 ) Densidad de las partículas (g/cm 3 ) D 10 (mm) D 60 (mm) Coeficiente de uniformidad La grava con la que se ha comparado el árido procedente de vidrio reciclado es una grava de origen cuarcítico de 6 mm. En todo caso, las características físicas dependerán del equipo empleado para su procesado (machaqueo y separación). A continuación, la Tabla 4 recoge los valores típicos encontrados para el vidrio reciclado procedente de plantas de reciclado en Estados Unidos, según la FHWA [2]: Forma Angulosidad Lajas (%) Proporción de lajas y agujas (%) Tabla 4.- Características del vidrio reciclado procedente de plantas en EEUU. Vidrio Grueso Angulosa Fino Angulosa 1 1 Ensayo (ASTM) ASTM D2488 Peso específico (g/cm 3 ) ASTM D854 ASTM C127 Permeabilidad (cm/seg) ~ ~ ASTM D2434 Las partículas de vidrio grueso y fino se refieren a tamaños inferiores a 19 y 6,4 mm, respectivamente. De forma general, se puede decir que el vidrio que se recupera tiene un peso específico de aproximadamente 2,5 gr/cm 3. La variabilidad que se puede encontrar, tal y como se refleja en la Tabla 4, depende fundamentalmente del grado de contaminación. Cabe destacar también que el vidrio machacado presenta unos valores altos de permeabilidad, similar a los de una arena gruesa. En cuanto a la distribución granulométrica que se puede encontrar puede variar bastante. En la Tabla 5 siguiente se muestran los valores típicos que se encuentran en plantas de reciclado en Estados Unidos, en concreto de la ciudad de Nueva York: 5

6 Propiedades químicas Tabla 5.- Distribución granulométrica del vidrio reciclado procedente de plantas en EEUU. Tamiz % que pasa 25.4 mm (1 in) mm (1/2 in) mm (1/4 in) mm (1/8 in) mm (Nº 20) mm (Nº 40) mm (Nº 80) mm (Nº 200) 0.6 Químicamente el vidrio de envases es inerte, pero inevitablemente hay una cierta contaminación. Ello es debido a que presenta una serie de impurezas, como por ejemplo restos textiles, corchos, bolsas de plástico, etiquetas u otros restos que se depositan en los contenedores conjuntamente con los envases. En la Tabla 6, se muestra la composición de diversos vidrios (10) : Tabla 6.- Composición química de distintos tipos de vidrio. Vidrio SiO 2 B 2 O 2 Al 2 O 3 Na 2 O K 2 O CaO BaO MgO PbO < Fe 2 O 3 Ventana 72,5 1,5 13 9,3 3,0 0,1 Botella ,0 0,05 Pírex 80,6 12,6 2,2 4,2 0,1 0,05 0,05 Fibra 54,6 8,0 14,8 0,3 0,3 17,4 4,5 vidrio Cristalería 55,5 11,0 33,0 Propiedades mecánicas (2) El vidrio es un material frágil frente a esfuerzos de tracción. Las partículas de tamaño grava (4,75 mm) presentan una durabilidad baja comparada con otros áridos convencionales. Su rozamiento interno y la capacidad portante del material mezclado son altas. Su compactación es poco sensible al contenido de agua. Los valores típicos que se han encontrado en Estados Unidos en este material se recogen a continuación (Tabla 7): 6

7 Tabla 7.- Propiedades mecánicas del vidrio reciclado procedente de plantas en EEUU. Ensayo Resultados Método Desgaste de Los Ángeles (%) ASTM C131 Densidad seca máxima (kg/m 3 ) ASTM D1557 Humedad óptima (%) Ángulo de rozamiento interno (º) ASTM D3080 CBR (%) ASTM D % vidrio 50% vidrio Dureza (medida en la escala de Mohs) 5.5 Otras propiedades (térmicas, reflexión y brillo) (2) El vidrio presenta una baja conductividad térmica. Por ello, las mezclas que contengan áridos procedentes del reciclaje del vidrio pueden ayudar a disminuir la profundidad a la que penetra la helada. Estudios llevados a cabo en la Escuela de Minas de Colorado (Colorado School of Mines) a principios de los años 70 indicaron que los pavimentos construidos con vidrio tardan más tiempo en enfriarse que los construidos con áridos convencionales, debido en parte a su baja conductividad térmica. Estudios más recientes empleando el ensayo de conductividad térmica (ASTM C518) indican también que es esperable que los áridos procedentes de vidrio reciclado tengan una mayor capacidad de retener el calor que los áridos naturales. Las altas propiedades reflectantes del vidrio pueden ser una característica deseable en la construcción de carreteras si con ello se contribuye a resaltar la superficie de la carretera respecto del entorno. No obstante, una excesiva retrorreflexión tampoco es conveniente, ya que puede producir problemas de deslumbramiento y afectar negativamente a la seguridad de la conducción. No existen estudios documentados sobre las cantidades de las distintas fracciones de vidrio empleadas en las carreteras que pueden producir deslumbramiento. En todo caso, sí que hay un destacable fenómeno de reflexión en los pavimentos que contienen más de un 15% en peso de vidrio, y especialmente en pavimentos mojados TRATAMIENTO DEL RESIDUO La Figura 1 muestra un esquema general de las posibilidades de uso del vidrio reciclado. 7

8 3.3. APLICACIONES Figura 1.- Esquema general de las posibilidades de uso del vidrio reciclado Vidrio reciclado procedente de envases La principal aplicación del vidrio reciclado procedente de envases es su reutilización para crear nuevos envases. El vidrio que por distintas circunstancias no se utilice en la fabricación de nuevos envases puede ser reciclado en otros usos; a continuación se citan algunos de esos usos, fundamentalmente en el ámbito de la construcción. Cuando se use en aplicaciones relacionadas con la construcción de carreteras, el vidrio debe ser machacado y cribado para producir una granulometría determinada. El equipo que se emplea normalmente para el machaqueo del árido en este caso suele ser similar al empleado en las canteras de áridos naturales (martillos, trituradoras, etc.). Puede ser también necesaria la realización de procesos de separación magnética o por corrientes de aire para eliminar todo resto residual de elementos férricos o papel, todavía mezclados con el calcín. Su principal uso, aun siendo limitado, es como árido en mezclas bituminosas. En Estados Unidos, muchas agencias de autopistas han permitido, de forma habitual, el empleo de vidrio reciclado con este objeto, recibiendo la mezcla bituminosa resultante el nombre de Glassphalt. Otro posible uso, es como material de relleno o material de drenaje, tal y como indican Blewett and Woodward (8), aunque no citan experiencias de uso. En el marco del estudio llevado a cabo por los citados autores, se realizaron una serie de ensayos básicos para evaluar las características geotécnicas del árido procedente de vidrio reciclado. Se llegó a la conclusión de que el comportamiento del material depende notablemente del tamaño y angulosidad de las partículas de vidrio. 8

9 Según una investigación de Nicholls (7) llevada a cabo en el Reino Unido, es posible fabricar macadam con un 30% de vidrio reciclado en sustitución del árido natural sin detrimento de las propiedades de la capa. En España, FCC (6) ha patentado un árido obtenido a partir de vidrio industrial de alta calidad (bajo contenido en impropios). Partiendo de este residuo se consigue vidrio triturado con diferentes granulometrías y de muy diversos colores, según su procedencia. El resultado es un vidrio homogéneo, de granulometría acotada y color estable denominado CRISMOL. Este material resultante está libre de contaminantes, es duro, no poroso y resistente al rayado. Entre las aplicaciones de este material se pueden indicar las siguientes: fabricación de morteros, chorreo abrasivo en fachadas para su limpieza y distintos tipos de pavimentación (mezclado con asfalto o cementos o embebido en resinas). A continuación se detallan los usos respecto de los que hay más experiencia: Capas granulares (2) El vidrio reciclado convenientemente machacado y cribado puede ser empleado como material granular en capas de base. El vidrio, una vez reducido a tamaños inferiores a 4,75 mm presenta propiedades similares al árido fino convencional, con una estabilidad relativamente alta, debido a la angulosidad de las partículas de vidrio reciclado machacado. En general, este material debe ser mezclado con áridos gruesos convencionales para conseguir las granulometrías establecidas en las prescripciones para áridos para capas granulares. Sin embargo, no hay aplicaciones documentadas del uso de este material como áridos para capas granulares. Para su empleo como árido en capas granulares es preciso llevar a cabo el siguiente proceso: Machaqueo y cribado, de forma que el material no tenga bordes cortantes ni con forma de aguja. Limpieza, ya que el material debe quedar libre de metales y con un contenido prácticamente nulo de residuos orgánicos e inorgánicos Las propiedades del vidrio reciclado que son de especial interés de cara a su uso como material granular son las siguientes: Granulometría: en general, el vidrio una vez machacado es un material bien graduado, que puede cumplir sin problemas los requisitos que se establezcan al respecto. Peso unitario y densidad de compactación: El vidrio machacado tiene un peso unitario de aproximadamente kg/m 3, inferior al de los áridos convencionales. La densidad de compactación dependerá de la granulometría del vidrio y de la cantidad de residuos presentes (tales como papel, tapones de plástico, etc.). Hay resultados que indican que la densidad máxima seca del material se encuentra aproximadamente entre y kg/m 3, que es también algo inferior a la de un material granular convencional. El vidrio machacado presenta como característica una curva humedad-densidad bastante plana, lo que indica que es prácticamente insensible al contenido de agua. Estabilidad: presenta valores relativamente altos de fricción interna, en comparación con los áridos convencionales, habiéndose reportado valores superiores a 50º. Los ensayos de CBR han dado resultados de entre 42 y 125% para mezclas con 50% de árido 9

10 procedente de machaqueo y valores similares a los de los áridos de machaqueo (aproximadamente 133%), cuando se emplea un 15% de vidrio reciclado en la mezcla. Durabildad: los mayores tamaños tienen menor durabilidad, medida por medio del ensayo de desgaste de Los Ángeles, con valores aproximados de entre 40 y 45%. A la vista de estos resultados, se concluye que es deseable un adecuado proceso de machaqueo para eliminar precisamente las partículas de mayor tamaño. Permeabilidad: el vidrio machacado presenta valores de permeabilidad entre 10-1 y 10-2 cm/s, dependiendo de la granulometría. En cuanto al diseño de una capa granular con vidrio debería tenerse en cuenta que el calcín debería emplearse sólo para sustituir al árido fino, ya que presenta una mayor durabilidad que la fracción gruesa del vidrio reciclado. La fracción fina se comporta como un material estable gracias a su angulosidad. Se recomienda que no se emplee más de un 15% en como capa granular de base. La FHWA recomienda la siguiente granulometría para su uso como relleno estructural o capa granular: Tabla 8.- Granulometría del calcín para su uso como relleno estructural o capa granular (FHWA). Tamiz % que pasa 6.35 mm (1/4 in) mm (Nº 20) mm (Nº 40) mm (Nº 200) 0-5 La densidad seca máxima del calcín debería determinarse por medio del ensayo Proctor Modificado. La cantidad de residuos debe estar limitada al 5% (según el método visual del Instituto Geofísico Americano), para asegurar que se trata de vidrio limpio. Árido para mezclas bituminosas (2) El vidrio reciclado machacado y cribado se puede emplear como una parte del árido fino en mezclas bituminosas. Se han obtenido buenos resultados incorporando entre un 10 y un 15% de vidrio machacado en capas de rodadura. Como ya se ha indicado, esta mezcla se suele denominar glassphalt. Mayores proporciones de vidrio reciclado en las mezclas, incorporando hasta un 25%, podrían ser empleadas en otras capas (intermedia o base). Las mezclas en caliente en capas de rodadura con porcentajes superiores al 25% pueden experimentar deterioros debido a pérdidas del ligante por la incorporación del vidrio reciclado. Existen experiencias de uso en ciudades de los Estados Unidos y Canadá en los años 60, 70 y 80 principalmente. Al menos en 17 ciudades se empleó vidrio reciclado en calles urbanas para producir un efecto brillo, resultante del reflejo de la luz del sol o de las farolas en el vidrio del pavimento. A mediados de los años 80 se construyó una planta para el procesado del vidrio reciclado, llegando a tratar más de t de vidrio para su uso como árido en pavimentos. No obstante, uno de los programas más destacados de empleo de vidrio reciclado tuvo lugar entre 1990 y 1995 en la ciudad de Nueva York, en la que se llegaron a emplear aproximadamente t de vidrio reciclado en el asfaltado de calles. 10

11 Para su empleo como árido en mezclas bituminosas es preciso llevar a cabo el siguiente proceso: Limpieza: el procesado del vidrio debe incluir la eliminación de todos los metales (férricos y no férricos). En general, en la mayor parte de las plantas esto se consigue por medio del cribado, separación por medio de corrientes magnéticas y eléctricas y/o separación manual. Machaqueo y cribado: estos dos procesos son necesarios para conseguir las granulometrías adecuadas y eliminar lajas, agujas o partículas afiladas. Propiedades del vidrio para ser empleado como fracción fina en mezclas bituminosas: Granulometría: el árido procedente del vidrio debe tener un tamaño inferior a 4,75 mm y debe estar mezclados con otros áridos para cumplir con la granulometría especificada en cada caso (según la normativa de aplicación). Los tamaños superiores (comprendidos entre 9,5 y 15,3), se pueden emplear como material granular en capa de base. Peso específico: se debe tener en cuenta que el peso específico suele ser entre un 10 y un 15% inferior al de los áridos convencionales, lo que debe ser tenido en cuenta a la hora de dosificar el betún. Durabilidad: puesto que el vidrio es un material frágil, se recomienda machacar hasta obtener un árido de tamaño inferior a 4,75 mm, como ya se ha indicado. Algunas de las propiedades de una mezcla bituminosa que contiene vidrio reciclado que se pueden destacar son las siguientes: Propiedades friccionales: algunos ensayos de resistencia al deslizamiento de los que se tiene información indican que estos pavimentos presentan valores algo inferiores a los límites que normalmente se exigen. Estabilidad de la mezcla: la angulosidad de las partículas y su elevado coeficiente de rozamiento interno contribuyen a una buena estabilidad. Resistencia al arranque: El vidrio tiene poca afinidad con el ligante bituminoso. Para reducir problemas potenciales de pérdida de áridos, se pueden emplear distintos agentes, como por ejemplo, cal hidratada en una cantidad del 2% en peso. Reflexión: porcentajes superiores al 15% incrementan de forma sustancial la retrorreflexión del pavimento. Tamaños de partícula más pequeños y menores cantidades de vidrio pueden ayudar a evitar posibles problemas de deslumbramiento. En cuanto al diseño de este tipo de mezclas, la FHWA indica que se pueden emplear los procedimientos habituales. Sí se recomienda que se incluyan ensayos para estudiar el problema potencial de pérdida de áridos de la mezcla. La mayor parte de los Departamentos de Transporte estadounidenses permiten entre un 5 y un 10% de vidrio reciclado en las mezclas. En general, se considera que la fracción gruesa del vidrio reciclado en las mezclas bituminosas empeora sus prestaciones y su empleo óptimo es como sustituto del árido fino o de la arena (tamaños inferiores a 4,75 mm) y en una cantidad que no supere el 15% en peso de la mezcla. En ese caso, se puede considerar que el comportamiento de una mezcla con vidrio reciclado es comparable al de una mezcla convencional. En capa intermedia o de base, se podría ir a porcentajes y tamaños superiores, ya que su comportamiento frente al deslizamiento y los potenciales problemas de pérdida de árido o de ligante no son críticos, por lo que el vidrio reciclado podría sustituir tanto al árido fino como al grueso. 11

12 En relación a los procedimientos de construcción (fabricación, transporte, puesta en obra, compactación y control de calidad) se pueden aplicar los mismos métodos que con las mezclas convencionales en caliente. Una vez tenidos en cuenta los principales problemas asociados a las mezclas con vidrio reciclado (pérdida de áridos), se puede decir que la limitación más importante de cara a generalizar su uso es la disponibilidad del material, de forma que se disponga de una fuente continua y estable. Utilización de vidrio en la fabricación de hormigón El vidrio es un material con buenas propiedades para poder ser utilizado como árido (fino o grueso) en la fabricación de hormigón: altas resistencias mecánicas, baja absorción, elevada resistencia al ataque químico y buena resistencia a las heladas. Sin embargo, las partículas de vidrio incorporadas al hormigón son atacadas por los alcalinos del cemento originando una patología química denominada reacción álcali-sílice que ocasiona fisuras en los elementos de hormigón. Las investigaciones llevadas a cabo en laboratorio indican: - El vidrio debe utilizarse en combinación con alguna adición química que evite el desencadenamiento de la reacción álcali-sílice (ceniza volante u otra puzolana). - Las partículas de vidrio deben limitarse a un porcentaje máximo del 30% en volumen del árido total. - Las partículas gruesas ocasionan asimismo una mayor expansión, siendo recomendable limitar el tamaño de partícula a 47,5 mm. - El vidrio transparente ocasiona una mayor expansión, seguido del ámbar y el verde. Investigaciones recientes se enfocan a la utilización de vidrio en polvo como adición puzolánica al hormigón. En estas condiciones el color del vidrio no afecta al comportamiento, permitiendo el reciclaje de cualquier materia prima de vidrio. En ensayos de laboratorio se han obtenido incrementos de resistencia desde los 50 MPa en las mezclas de control hasta los 60 MPa al incorporar cantidades hasta del 40% de vidrio en polvo. Los incrementos pueden ser aún mayores a lo largo del tiempo, ya que la reacción química se produce de forma gradual. Adicionalmente, la pasta de cemento que se obtiene es menos porosa y también se obtienen beneficios en el campo de la durabilidad, por ejemplo una mayor resistencia a la penetración del ión cloruro. Este polvo de vidrio puede también ser utilizado para amortiguar el efecto de la reacción álcalisílice en mezclas que incorporan árido de vidrio, reduciendo o anulando completamente la expansión Vidrio laminado Fabricación de vidrio laminado (9) Existe un proyecto cuyo objetivo es el diseño y construcción de una planta piloto demostrativa para el reciclado de butiral de polivinilo (PVB) procedente de vidrio laminado (sectores: construcción y automoción), obteniendo al final del proceso un material purificado con 12

13 propiedades adecuadas para ser reutilizado en la fabricación de vidrio laminado, con aplicación de nuevo en los sectores indicados Otro vidrio (vasos, copas, lámparas, monitores de tv y pc, etc.) Se han realizado trabajos encaminados a emplear vidrio reciclado como aditivo en suelos arcillosos. En este caso, el vidrio reciclado procede de residuos electrónicos (monitores de PC y pantallas de TV). Davidovic y otros [11] analizaron el material arcilloso, una mezcla del 80% del suelo arcilloso con un 20% del vidrio reciclado procedente de monitores sin plomo y una mezcla del 80% del suelo arcilloso con un 20% del vidrio reciclado procedente de monitores con plomo. Los resultados que se obtuvieron permitieron afirmar que la adición de vidrio reciclado a un material arcilloso no altera sus propiedades geomecánicas, lo que implicaría la posibilidad de emplear estas mezclas como material para la construcción de carreteras. No obstante, el estudio indica la necesidad de construir tramos de prueba antes de generalizar las conclusiones obtenidas. La Administración de Carreteras Noruega (NPRA, Norwegian Public Roads Administration) tiene en marcha un programa para promover el empleo de áridos procedentes de residuos en las carreteras. Dentro de ese programa, Aabøe y otros [12] están investigando sobre las posibilidades de uso del vidrio granulado (granulated foam glass), producido a partir del vidrio reciclado procedente de fuentes diversas, tales como lámparas de mercurio, tubos de ordenadores y televisores o vidrio laminado. El proceso consiste en la transformación del polvo de vidrio muy finamente triturado, y su posterior mezclado con un activante, como el carburo de sílice. En este proceso, se separan los metales pesados. El polvo de vidrio resultante se extiende sobre una cinta de acero que pasa por hornos a altas temperaturas en los que el polvo se expande, de forma que a la salida del horno se obtiene un material esponjado. Al contacto con la temperatura ambiente y debido al choque térmico, el material esponjado se fragmenta en pequeños trozos. El producto que se obtiene tiene una densidad de unos 350 kg/m 3 y el tamaño del grano está comprendido entre 10 y 60 mm. Este material tiene unas buenas cualidades drenantes y aislantes, además de su bajo peso. Por ello, se puede usar como relleno ligero o como capa aislante frente a las heladas. En Noruega este material se ha aplicado en varias localizaciones. Los requisitos del material y las pautas para ejecución de las obras están especificados en el manual de diseño de la NPRA 018 y en la norma Noruega NS Por último, se hace mención de otro posible uso como lana de vidrio para aislamiento, a partir de vidrio reciclado de fuentes diversas (desguaces de automóviles, RCD o residuos del proceso de fabricación del vidrio y del proceso de reciclaje). Desde el punto de vista económico, el uso de este vidrio desechado resultaría más barato además del beneficio añadido de la reducción energética en el proceso de fabricación de la lana de vidrio (14). 13

14 Residuo del proceso de reciclado del vidrio (16) Existen experiencias de uso de material obtenido de la recuperación de residuos desechables procedentes del reciclaje de toda clase de vidrio rico en óxido silíceo y otros residuos vítreos de la industria cerámica como ligante. En concreto, se han encontrado referencias al empleo de un ligante denominado Cemento de vidrio KINGPHOENIX KPX-, empleado en la estabilización de los pavimentos naturales continuos, que se denominan ARIGLAS. Este residuo, de fuerte carácter ácido y puzolánico por su alto contenido en silicio y aluminio, es micronizado por molturación en molino de bolas y constituye, muy aproximadamente, el 80% del producto (el 20% restante está constituido por otros reactivos que contribuyen a elevar el ph hasta valores mínimos de 12). Su estructura química amorfa no cristalina hace que posea alta reactividad. En este ambiente fuertemente básico se producen las reacciones que provocarán la aparición de nuevos compuestos estables, poco solubles en agua y que poseen características cementantes por endurecimiento hidráulico OBRAS REALIZADAS Dado que en España casi todo el vidrio de envases que se recoge se dedica a la fabricación de nuevos envases no se conocen aplicaciones de este material en carreteras. En otros países sí existen experiencias de uso, como por ejemplo en el Reino Unido y en Estados Unidos. Algunas de ellas se describen de forma muy breve a continuación. En Estado Unidos se emplearon mezclas bituminosas con vidrio reciclado (glassphalt) con resultados satisfactorios, al menos, en 45 emplazamientos diferentes en carreteras de bajo volumen entre los años 1969 y En su artículo, Larsen [3] destaca como conclusiones algunas de las consideraciones ya expuestas: mala adhesión entre el vidrio y el betún, lo que puede originar problemas de desprendimiento del árido, problemas de resistencia insuficiente al deslizamiento y peligro para peatones, animales o ciclistas, precisamente por la presencia de vidrio en el pavimento. El Departamento de Transporte de Minnessota (Mn/DOT) elaboró un documento en el que explica las cuestiones básicas que se deben tener en cuenta de cara al empleo de vidrio reciclado como árido para la construcción de carreteras. En este documento (Reclaimed Glass Information Kit) se proporciona información para llevar a cabo un proyecto que tenga en cuenta el empleo de este material y se citan también experiencias de uso, entre ellas se recoge, por ejemplo, su empleo en el condado de Ramsey y en Otter Tail, donde se empleó (fuente: Minessota Pollution Control Agency) una mezcla con un 10% en peso de vidrio reciclado como árido para la capa de base en una sección de 4 millas de la Autopista 74. [4] Huang y otros [13], citan en un estudio sobre las posibilidades de uso de distintos materiales procedentes de residuos en pavimentos, un proyecto piloto llevado a cabo en el Reino Unido por Tarmac Situsec en el que se ejecutó una rehabilitación superficial con mezcla bituminosa en caliente empleando un 10% de vidrio reciclado. Con respecto a esta aplicación, cabe indicar que se llevó a cabo un estudio económico indicando que el resultado fue neutral desde el punto de vista del coste. 14

15 En Noruega, en la carretera E6 Eggemarka (12) al norte de la ciudad de Steinkjer se construyó un relleno provisional de más de 15 metros sobre un túnel de hormigón, en el que se emplearon áridos ligeros en los 6 metros superiores. Parte de los áridos ligeros que se utilizaron procedían del esponjamiento de vidrio reciclado (granulated foam glass). El relleno se empleó como desvío provisional y estuvo en funcionamiento durante aproximadamente un año. En Australia, el Condado de Waverley, junto con el Departamento de Medio Ambiente, Cambio Climático y Agua de Nueva Gales del Sur, el Departamento de Tráfico y Carreteras de Nueva Gales del Sur, el Instituto de Obra Civil e Ingeniería de Australia y un foro de envasadores (Packaging Stewardship Forum), ejecutaron la primera obra en Nueva Gales del Sur para demostrar el uso alternativo del vidrio reciclado en la construcción de firmes de carretera (15). En este caso, cabe indicar que había un exceso de vidrio reciclado que se estaba llevando a vertedero, por lo que era conveniente buscar usos alternativos. En cuanto a experiencias en el empleo del residuo del proceso de reciclaje de vidrio como ligante, cabe indicar el uso del cemento de vidrio KINGPHOENIX en distintas aplicaciones, tales como caminos rurales, sendas, carriles bici, plazas o zonas de recreo (parques, merenderos, patios de colegio). Una de las obras más recientes en las que se ha empleado pavimento estabilizado con cemento de vidrio es el circuito 5K en Valencia Ciudad del running. Entre las ventajas del empleo de este material se encuentra la consecución de un pavimento con una estructura más natural, con cierta flexibilidad e impermeable, evitando la formación de charcos. 4.- CONSIDERACIONES MEDIOAMBIENTALES Desde un punto de vista general, cabe hacer referencia a la legislación de residuos. En España, la Ley 22/2011, de residuos y suelos contaminados, establece en su artículo 6 que la determinación de los residuos que han de considerarse como residuos peligrosos y no peligrosos se hará de conformidad con la Lista Europea de Residuos (LER), establecida en la Decisión 2014/955/UE de la Comisión, de 18 de diciembre de A continuación se enumeran los códigos en los que se hace referencia al vidrio: 10 Residuos de procesos térmicos Residuos de la fabricación del vidrio y sus derivados. 15 Residuos de envases; absorbentes, trapos de limpieza, materiales de filtración y ropas de protección no especificados en otra categoría Envases (incluidos los residuos de envases de la recogida selectiva municipal) Envases de vidrio. 16 Residuos no especificados en otro capítulo de la lista Vehículos de diferentes medios de transporte (incluidas las máquinas no de carretera) al final de su vida útil y residuos del desguace de vehículos al final de su vida útil y del mantenimiento de vehículos (excepto los de los capítulos 13 y 14 y los subcapítulos y 16 08) 15

16 Vidrio. 17 Residuos de la construcción y demolición (incluida la tierra excavada de zonas contaminadas) Madera, vidrio y plástico Vidrio * Vidrio, plástico y madera que contienen sustancias peligrosas o están contaminados por ellas. 19 Residuos de las instalaciones para el tratamiento de residuos, de las plantas externas de depuración de aguas residuales y de la preparación de agua para consumo humano y de agua para uso industrial Residuos del tratamiento mecánico de residuos (por ejemplo, clasificación, trituración, compactación, peletización) no especificados en otra categoría Vidrio 20 Residuos municipales (residuos domésticos y residuos asimilables procedentes de los comercios, industrias e instituciones), incluidas las fracciones recogidas selectivamente Vidrio. Los residuos marcados con un asterisco (*) en la lista de residuos se considerarán residuos peligrosos con arreglo a la Directiva 2008/98/CE, a no ser que se aplique el artículo 20 de esa Directiva. A la vista de los códigos en los que se hace referencia al vidrio, las fracciones de vidrio residual estudiadas en esta ficha se corresponderían con los siguientes códigos: Vidrio procedente de envases: Residuo procedente del tratamiento del vidrio procedente de envases (machaqueo, cribado, etc.): Vidrio procedente de automóviles: Vidrio procedente de edificación: A continuación se resaltan algunas ventajas económicas y medioambientales que se derivan del reciclado de vidrio procedente de envases: Se reducen los residuos que van a parar al vertedero: botellas recicladas son kilos menos de basura que van al vertedero. Se reduce la contaminación del aire: La contaminación del aire se reduce un 20%, ya que se quema menos combustible para fabricar nuevos envases y, además, se reduce la producción de gases en la fundición. Se ahorra energía: Gracias al ahorro de la energía que se consigue con el reciclado de 4 botellas de vidrio, se lograría que un frigorífico funcionara un día completo. Esto se debe a que la temperatura necesaria para fundir el calcín es menor a la exigida para fundir las materias primas originales. Se ahorran materias primas: Reciclando botellas se ahorran 1,2 toneladas de 16

17 materias primas, reduciendo así fenómenos de erosión y afecciones al paisaje. Fuente: Se pueden citar también una serie ventajas relacionadas con el reciclado de butiral de polivinilo (PVB) del vidrio de los parabrisas de automóviles: En primer lugar, ofrece beneficios económicos ya que el coste de producción del PVB reciclado alcanzará valores de 4 y 5 /kg, en contrapartida con el coste actual del PVB virgen, que se sitúa entre 9 y 13 /kg. Otro aspecto destacado es que se obtiene un producto reciclado con similares propiedades técnicas al material virgen y éste puede ser destinado para aplicaciones primarias (fabricación de vidrio laminado) Fuente: Por último, entre las ventajas del empleo de cemento de vidrio a partir del residuo del proceso de reciclaje del vidrio se pueden citar [16]: o El empleo de un residuo que de otra forma estaría yendo a vertedero de inertes. o Ahorro energético derivado de la fabricación de cementos de vidrio frente a los tradicionales tipo Portland. o Menor consumo de recursos naturales. 5.- NORMATIVA TÉCNICA En España no existe normativa específica que regule el uso de estos residuos, pero para su posible empleo en distintos materiales de construcción, los estudios de laboratorio manejan como referencia las normas existentes de cada material, donde se especifican las propiedades finales que deben cumplir. Áridos para carreteras En la actualidad se encuentran en vigor las siguientes normas armonizadas relacionadas con áridos para firmes de carreteras (si bien están a punto de publicarse las versiones actualizadas correspondientes): UNE-EN 12620: 2003+A1: 2009 Áridos para hormigón. UNE-EN 13043: 2003/AC: 2004 Áridos para mezclas bituminosas y tratamientos superficiales de carreteras, aeropuertos y otras zonas pavimentadas. UNE-EN 13242: A1: 2008 Áridos para capas granulares y capas tratadas con conglomerantes hidráulicos para su uso en capas estructurales de firmes. En la norma UNE-EN 13242, tanto la que está en vigor como la que se está tramitando, el vidrio aparece recogido como un componente de los áridos reciclados. En el ámbito internacional, cabe destacar la normativa del Reino Unido, en relación a la posibilidad de utilizar el vidrio residual. Dentro del Manual para el diseño de carreteras y puentes, el documento HD 35/04, Conservación y uso de materiales secundarios y 17

18 reciclados [5], contiene cuestiones generales de carácter técnico que tienen relevancia en relación con la construcción y el mantenimiento de todo tipo de pavimentos. Se da también una serie de recomendaciones relacionadas con el empleo de materiales secundarios y reciclados en la construcción y el mantenimiento de carreteras. El empleo de este tipo de materiales contribuye a reducir el impacto ambiental ya que se reduce el consumo de materias primas y al mismo tiempo se reduce la cantidad de residuos generados. En este documento se recoge una tabla en la que se muestran las distintas corrientes residuales susceptibles de ser empeladas en la construcción y mantenimiento de carreteras y los usos concretos en que pueden ser empleados. El vidrio reciclado es uno de los materiales a los que se hace referencia en esa tabla, y los distintos usos para los que podría ser empleado son los que se indican a continuación, siempre que cumplan las especificaciones de aplicación para dichos usos: Terraplén (Series 600). Coronación (Series 600). Material granular para sub-base (Series 800). Material granular para capas tratadas con conglomerantes hidráulicos para sub-base y base (Series 800). Mezclas bituminosas (Series 900). Hormigón (Series 1000). 18

19 7.- REFERENCIAS [1] SHERWOOD, P. T. Alternative materials in road construction. 1995, ISBN: [2] Varios autores. User guidelines for waste and byproduct materials in pavement construction. Waste glass. Publication number FHWA-RD [3] LARSEN, D.A. Feasibility of utilizing waste glass in pavements. Report No Connecticut Department of Transportation. [4] Varios autores. Reclaimed Glass Information Kit Minnessota Department of Transportation. [5] Varios autores. HD 35/04. Conservation and the use of secondary and Recycled Materials. Design Manual for Roads and Bridges. [6] [7] J.C. NICHOLLS. The use of crushed glass in macadam for roadbase layers. TRL unpublished Project report IP 12/00. [8] BLEWETT, J, QOODWARD, P.K. Some geotechnical properties of waste glass. Ground Engeneering, [9] [10] Castells, X.E. "Reciclaje de residuos industriales: Residuos sólidos urbanos y fangos de depuradora". [11] Davidović, N., Bonić, Z., Prolović, V. (2012). Waste glass as additive to clayey material in subgrade and embankment of road pavement". University of Niš (Serbia). [12] Aabøe, R., Øiseth. E., Hägglund, J. "Granulated Foamed Glass for Civil Engineering Applications". Noruega. [13] Huang, Y., Bird, R.N., Heidrich, O. (2007). A review of the use of recycled solid waste materials in asphalt pavements. Resources, Conservation and Recycling 52 (2007) [14] Frydenlund, T. R., Aabøe, R. (2002). Use of waste materials for lightweight fills. International Workshop on Lightweight Geomaterials, Tokyo, Japan. March [15] Variosautores (2012). Construction and demolition waste guide - recycling and re-use across the supply chain. Australian Government. Department of Sustainability, Environment, Water, Population and Communities. [16] Varios autores (2015). Estudio y caracterización del pavimento ARIGLAS estabilizado con cemento de vidrio KINGPHOENIX. 19

20 8.- ENTIDADES DE CONTACTO ECOVIDRIO Oficina Central C/ General Oraá, 3 (2º) Madrid Tel.: Fax: info@ecovidrio.es A.NA.RE.VI. Agrupación Nacional de Reciclado de Vidrio c/ Serrano, 240, 5ª pl Madrid Tfnos: // Fax: anarevi@anarevi.es 20